陀螺全站儀在一井定向中的應(yīng)用

遲百朋

（新巴爾虎右旗榮達礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 023100）

1 采用陀螺儀定向原因

礦區(qū)井筒斷面為2.2m×2.4m二采區(qū)井筒斷面為2.2m×2.8m，普遍存在井筒斷面小加之風(fēng)水管線電纜線都掛設(shè)在井筒壁上，還有梯子間占了井筒很大的空間[1]。受井筒斷面限制，采用幾何定向時c邊過短很少超過兩米，延伸三角形圖形條件相當(dāng)差；以往豎井定向都是下一中段引用上一中段控制點多次幾何定向誤差累積較大；而且?guī)缀味ㄏ虼嬖谕饵c誤差隨導(dǎo)線的延伸累積。怡盛元礦區(qū)需要豎井定向中段基本都是新下掘的中段未貫通，所以兩井定向不能實施。

陀螺全站儀克服了傳統(tǒng)幾何定向占用井筒時間長的缺點，同時也克服了投點誤差隨導(dǎo)線的延伸累加的影響。HGK15型陀螺全站儀是由中國人民解放軍第一○○一工廠生產(chǎn)的15”陀螺全站儀，（上置一臺徠卡TS02 Plus全站儀）采用積分法測量原理，具有定向精度高、定向時間快、自動化、操作簡便快捷、全天候的精密定向儀器，可快速實現(xiàn)真北方位角的測量[2]。

2 精度要求

（1）全礦區(qū)井上近井點引測只用1103：X=3945xxxx.6630 Y=54xxxx.4820 Z=743.3810及甲東：X=3944xxxx.4500 Y=540xxxx.7000 Z=765.7600（因控制點屬于公司機密故隱去四位）這兩個控制點，避免了控制網(wǎng)精度不夠的問題。

（2）井上近井點嚴(yán)格要求按5″導(dǎo)線規(guī)范要求施測，井上近井點高程嚴(yán)格要求5″導(dǎo)線近井點連測垂直角觀測規(guī)范要求采取對向施測，井下控制點嚴(yán)格要求按7秒導(dǎo)線規(guī)范施測。詳見表1、表2。

表1 5″導(dǎo)線近井點連測水平角觀測技術(shù)要求

表2 近井點連測垂直角觀測技術(shù)要求

3 陀螺定向方法

陀螺全站儀定向采用的積分法進行觀測，定向順序為：

（1）先在地面1103后視甲東標(biāo)定儀器的比例常數(shù)c。連續(xù)觀測3≥測回，（當(dāng)測回互差≥45″時，舍棄差值較大的數(shù)據(jù)）取平均值做為本次的儀器常數(shù)c。

（2）在井下待測邊上標(biāo)定陀螺方位角，作為豎井定向的起算方位角。

（3）返回地面后在控制點1103處后視甲東點復(fù)測陀螺方位角。

以此來檢核儀器的穩(wěn)定性和測量數(shù)據(jù)的精確性，確保陀螺定向成果的可靠。井下標(biāo)定方位角計算公式：井下待測點方位角=陀螺方位角a+常數(shù)c+子午線收斂角之差。子午線收斂角計算公式：子午線收斂角之差=206265/6371000×tan緯度×（控制點Y-待測點Y）。

4 坐標(biāo)傳遞、高程導(dǎo)入方法

4.1 坐標(biāo)傳遞

采用徠卡TS02 Plus全站儀測量，一根鋼絲投點；鋼絲將井上坐標(biāo)傳到井下，然后井下全站儀將坐標(biāo)測算到控制點上。要求投點完成鋼絲穩(wěn)定后井上下同時觀測2個測回水平角。徠卡TS02 Plus全站儀測角精度為2″測距精度為2mm+2ppm。

表3 傳統(tǒng)幾何定向與陀螺儀一井定向貫通點誤差對比

4.2 高程導(dǎo)入

采用全站儀將井上控制點甲東的高程傳遞到井口上，再用鋼尺直接測量井深，同時井下的全站儀將井底的高程測算到控制點上。

4.3 作業(yè)流程

（1）作業(yè)設(shè)備：坐標(biāo)傳遞，徠卡TS02 Plus全站儀測角精度為2"，測距精度為2mm+2PPm。投點設(shè)備：重垂球、鋼絲、八號線、對講機、40mm木板、馬竿、手搖穩(wěn)車、小垂球、水桶、卷尺、信號圈。

（2）坐標(biāo)傳遞、高程導(dǎo)入操作方法：①單鋼絲投點：包括鋼絲下放，下放信號圈檢查鋼絲是否有刮幫和穩(wěn)定鋼絲。②坐標(biāo)傳遞：采用徠卡TS02 Plus全站儀測量，一根鋼絲投點；鋼絲將井上坐標(biāo)傳到井下，然后井下全站儀將坐標(biāo)測算到控制點上。要求投點完成鋼絲穩(wěn)定后井上下同時觀測2個測回水平角。③高程導(dǎo)入：采用全站儀將井上控制點甲東的高程傳遞到井口上，再用鋼尺直接測量井深，同時井下的全站儀將井底的高程測算到控制點上。

（3）井上下連系測量：鋼絲投點后，下放信號圈，確定鋼絲無刮幫后，同時用全站儀進行井上下測量，在地面用近井點架設(shè)全站儀實測鋼絲的坐標(biāo)及井口標(biāo)高，同時在井下架設(shè)全站儀，施測鋼絲與井下控制點的角度及距離。井下測站到鋼絲距離采用鋼尺進行量距。

至此本次陀螺全站儀一井定向完成，根據(jù)鋼絲的坐標(biāo)和井下陀螺標(biāo)定的方位角推算井下各控制點方位角進而推算出各個控制點的坐標(biāo)。

5 結(jié)語

四采區(qū)貫通后，通過陀螺全站儀定向數(shù)據(jù)與之前的幾何定向數(shù)據(jù)

對比可看出在X方向上提高精度15mm，Y方向上提高精度22mm。采用陀螺全站儀一井定向可極大的提高井下控制精度和貫通質(zhì)量。祥見表3。